雙軸振動傳感器的研制.pdf

1、本論文研究了采用微機械加工技術(MEMS)制作的雙軸電容式振動傳感器，其基本工作原理是利用慣性質量塊在外界加速度的作用下與檢測電極間的空隙發(fā)生改變，從而引起等效電容的變化來測定振動加速度的。該振動傳感器具有制作工藝簡單、溫度系數(shù)小、穩(wěn)定性好等優(yōu)點。論文工作主要分為兩個部分：
　　一、在詳細分析差分電容式加速度傳感器工作原理的基礎上，對加速度敏感芯片進行了結構設計和具體分析。為使二維振動傳感器在兩主軸方向的靈敏度大致相同，敏感元件采

2、用高度對稱的四梁結構，其中每個軸向上均采用帶折疊梁的雙側叉指電容結構，采用體硅微機械工藝制作的高深寬比叉指電容式敏感元件，具有高靈敏度、寬量程、非線性誤差小、外圍電路簡單等優(yōu)點；對設計的敏感元件結構參數(shù)進行了計算，并利用有限元法進行了仿真分析，根據(jù)仿真結果得出了優(yōu)化參數(shù)；在確定敏感結構的基礎上，研究了敏感元件采用體硅微機械加工工藝制作的工藝流程和關鍵工藝技術；對敏感芯片內(nèi)部的C-V接口電路進行了原理設計與分析，利用差動測量技術得到由振動

3、引起的微小電容變化量，經(jīng)C-V接口電路進行相位調(diào)制處理，然后通過解調(diào)輸出與加速度成正比的電壓信號。
　　二、對后端信號處理電路進行了設計及仿真，在外殼設計的基礎上制作出了雙軸振動傳感器樣品，并對其基本性能指標進行了測試與分析。后端信號處理電路通過放大電路及濾波電路，將敏感芯片輸出的電壓信號轉換成符合產(chǎn)品性能指標的電壓信號，經(jīng)過電路仿真及實驗驗證了電路的可行性；利用精密機械加工技術制作的外殼使得傳感器整體化、小型化；對產(chǎn)品實際性能測